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歡迎進入地理課堂 全球定位系統(tǒng)及其應用 在伊拉克戰(zhàn)爭中 曾經(jīng)有記者問一位飛行員 你知道去轟炸哪個城市嗎 飛行員回答 不知道 那你怎么去轟炸呢 容易 上級給我一個坐標 我按計算機的指引 投下采用GPS導航的炸彈掉頭就走 跟我玩游戲機沒哈兩樣 這個例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中引用GPS系統(tǒng)的典型案例 我們反對戰(zhàn)爭 但要想能更好的維護世界和平 我們也需要了解GPS 全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術 到底什么是GPS呢 1 概念 全球定位系統(tǒng) Globalpositioningsystem 簡稱GPS 是具有在海 陸 空進行全方位 實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng) 2 導航與定位技術的發(fā)展 在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前 遠程導航與定位主要用無線電導航系統(tǒng) 無線電導航系統(tǒng)缺點 覆蓋的工作區(qū)域小 電波傳播受大氣影響 定位精度不高 世界七大奇跡之一 亞歷山大燈塔 羅盤 衛(wèi)星定位系統(tǒng)最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的子午儀系統(tǒng) TRANSIT 1958年研制 1964年正式投入使用 由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較少 5 6顆 運行高度較低 平均1000km 從地面站觀測到衛(wèi)星的時間間隔較長 平均1 5h 因而它無法提供連續(xù)的實時三維導航 而且精度較低 為滿足軍事部門和民用部門對連續(xù)實時和三維導航的迫切要求 1973年美國國防部制定了GPS計劃 美國GPS發(fā)展歷程GPS實施計劃共分三個階段 第一階段為方案論證和初步設計階段 從1973年到1979年 共發(fā)射了4顆試驗衛(wèi)星 研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng) 第二階段為全面研制和試驗階段 從1979年到1984年 又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星 研制了各種用途的接收機 實驗表明 GPS定位精度遠遠超過設計標準 第三階段為實用組網(wǎng)階段 1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功 表明GPS系統(tǒng)進入工程建設階段 1993年底實用的GPS網(wǎng)即 21 3 GPS星座已經(jīng)建成 今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星 在美國 GPS全球衛(wèi)星定位技術與 阿波羅 飛船登月 航天飛機升空 共同給列為20世紀 三大航天工程 3 全球定位系統(tǒng)的組成 1 空間星座 24顆衛(wèi)星 2 地面監(jiān)控系統(tǒng) 1個主控站 3個注入站 5個監(jiān)控站 3 用戶系統(tǒng) 接受設備 請思考 讀右圖 相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度 每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星 它們兩兩相隔多少度 60 4顆 90 問題探討 按照理論 我們知道要保證地面各點能接收到信息只要3顆衛(wèi)星就可以了 為什么我們要用4顆衛(wèi)星呢 當GPS收到3顆衛(wèi)星的信號 它只能計算出2維坐標 經(jīng)度和緯度 這時它可能還會顯示高度數(shù)據(jù) 但這數(shù)據(jù)是無效的 當GPS能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號時 它能計算出本地的3維坐標 經(jīng)度 緯度 高度 4 特點 全能性 全球性 全天候 連續(xù)性 適時性 5 應用 確定位置 高度 在遙遠的時代 人們對廣袤的大地知之甚少 加上交通條件落后 人們很少遠行 那時在野外用來定向的主要是尋找野外的一些標志 比如建筑 高山 河流 峽谷以及一些人工制作的路標等 然后在地圖上確定自己的位置 那時航海更是受到定向和導航技術的嚴重制約 船只為了防止迷路 不得不緊貼著海岸航行 依靠燈塔導航 遠洋的航海更是無從談起 導航與定位技術發(fā)展的全過程 之后 人們利用夜空的星辰來確定方位的方法 北極星是最重要的一個發(fā)現(xiàn) 古代腓尼基人就成功地利用這種方法從埃及航行到希臘的克里特島 但使用這種方法的限制因素很多 必須是夜晚 而且還得是晴朗的夜空下才行 在接下來的時間里 誕生了兩件改變歷史的發(fā)明 指南針和六分儀 指南針可以指明南北方向 這樣人們就可以輕易知道自己前進的方向了 而六分儀可以通過測量太陽 星辰的天體高度變化來確定觀察者的緯度 但卻無法確定經(jīng)度 為了解決這個問題 英國政府曾經(jīng)用巨額 懸賞 來尋找這個發(fā)明 直到18世紀的中葉 人們發(fā)明了一種精確的記時計 利用不同時區(qū)的地方時與本初子午線之間的時差來確定經(jīng)度 利用這些發(fā)明 人類可以大膽馳騁于大地和海洋之間 地球的神秘面紗被一點一點地揭開了 盡管人類在歷史上創(chuàng)造了各種定位的方法和工具 但是隨著人類社會的進一步發(fā)展 需要精準定位和一些高要求的定位 如運動物體的定位 航空航海 現(xiàn)代戰(zhàn)爭等 而這些工具已經(jīng)遠不能滿足需要 所以 在近代 無線電波定位和衛(wèi)星定位的方法應運而生 其中全球定位系統(tǒng)就是信息科技時代中的一種典型衛(wèi)星定位系統(tǒng)類型 思考 1 相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度 2 每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星 它們兩者之間相隔多少度 60度 4顆 90度 3 利用GPS定位時 地面上任何一點 在任一時刻 地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星 A 1顆B 2顆C 3顆D 4顆 4 無論是在飛機或汽車上 還是在野外旅行考察 只要擁有手機大小的GPS信號接受機 你就能隨時知道自己所在地的 A 季節(jié)B 天氣C 地理坐標D 氣候 D C 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全